Секция механизированной крепи Советский патент 1987 года по МПК E21D23/04 

мещается по П 13, вьшолненному в виде утолщения штока 11.Газовый амортизатор 24, в-цилиндре которого размещен П 25, жестко соединен со што- ком 11 гидростойки. Поршневая полость газового амортизатора 24 отверстием 28 соединена с внутренней по- -постью 29 штока 11. За счет выбора

1

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых подземным способом, в частности к креплению очистных забоев угольных шахт механизированными крепями поддерживающего и оградительно-поддерживающего типа, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1221378.

Целью изобретения является повы- шение надежности работы секции при активном управлении горным давлением в условиях труднообрушаемых кровель за счет снижения динамических нагрузок по всему контуру взаимодей- ствйя крепи с вмещаюшрсми породами,

На фиг . 1 изображена секция механизированной крепи, вид сбоку; на фиг конструктивная схема гидростойки.

Секция Состоит из козырька 1, пе- рекрытия 2, соединенного с огражде- .нкем Зэ которое в свою очередь шар- нирно закреплено на основании 4. Перекрытие 2 поддерживается гидравлическими стойками 5. Рессорные пласти ,ны 6 соединены с козырьком 1, перекрытием 2, ограждением 3, тягами 7 шарнирно через проушины с пазом. Штоки, гидропатронов 8 связаны шарнирно с рессорными пластинами б, а гидро- цилиндры гидропатронов 8 закреплены жестко с оградительно-поддерживающими элементами 1-3. Гидропатроны 8 гидростойки 5 соединены гидромагистралью 9, образуя с упругими рессорными пластинами 6 замкнутую гидромеханическую систему активного управления горным давлением.

Гидропатроны 8 расположены в активных зонах действия ударной нагруз ки. Количество гидропатронов выбирают из условия перекрытия их зон действия.

рационалрлного соотношения эффективных площадей демпфера в виде двойного поршня, газового амортизатора. 24 устанавливается требуемое быстродействие замкнутой гидромеханической системы и достигается требуемый закон активного управления горным давлением. 2 ил„

0 5 о

0

5

Гидравлическая стойка 5 секхщи содержит цилиндр 10 с внутренним диа- метром d(, полый шток 11 диаметром d.2 и диаметром расточки dj, демпфер в виде дополнительного поршня 12 и поршень 13..

Дополнительный поршень 12 уплотнен манжетами 14 и может в пределах высоты h внутренней полости перемещаться по поршню 13, выполненному в виде утолщения штока 11, уплотненному кольцом 15.

Штоковая полость гидростойки сообщена с гидроблоком 16 каналом 17, а поршневая - каналом 18 с предохранительным клапаном 19, настроенным на несущую способность гидростойки, и гидрозамком 20.

К гидроблоку 16 присоединены подводы 21 и 22. .. ,

Рабочая жидкость нагнетается в полость штока 11 через канал 23. Канал 23 соединяет внутреннюю полость 29 штока 11 с напорной магистралью 21, гидросистемы через распределитель гидроблока 16 управления.

Газовый амортизатор 24, в цилиндре которого размещен поршень 25 уплотненный манжетами 26, жестко соединен с штоком 11 гидростойки 5. Сжатый газ нагнетается в цилиндр амортизатора 24 через канал 27, нормально закрытый. Поршневая полость газового амортизатора 24 отверстием 28 соединена с внутренней полостью 29 штока 1 1 .

Секция механизированной крепи работает следующим образом.

При соединении напорной магистрали 21 через гидрозамок 20 о каналом 18 рабочая жидкость попадает в поршневую полость и раздвигает

гидростойку. После создания в поршневой полости рабочего давления при просадке стойки слив избыточной жидкости осуществляется через канал 18 и предохранительный клапан 19.В нрж- нем положении поршень 13 относительно поршкя 12 удерживается давлением рабочей жидкости, нагнетаемой в полость полого штока 11 через канал 23. Такое положение поршня обеспечивается при условии

.

1

Р. d, d. - d, - d,.где P., - рабочее давление в поршневой полости стойки; давление жидкостей в полости штока ,

внутренний диаметр цилиндра СТОЙКИ ,

наружный диаметр штокаJ диаметр расточки штока; внутренний диаметр внешнего поршня.

В момент проявления динамических нагрузок при внезапном обрушении непосредственной кровли в любом месте секции крепи блоки породы ударяют по упругим рессорным пластинам 6, Они перемещаются вниз вместе с тягами 7 и со штоками гидропатронов 8, которые за счет деформации упругих элементов становятся упругими опорами. При этом упругие рессорные пластины и гидропатроны гасят знер- гию ударной нагрузки на ко-нтакте взаимодействия крепи с боковыми породами и передают на ограждение, козырек перекрытие и на все другие элементы секции крепи нарастающую динамическую нагрузку.

При отрыве горных пород в массиве и динамических явлениях в кровле первыми срабатывают упругие рессорные пластины с гидропатронами, так как нагрузка вначале возрастает на контакте крепи с кровлей, а затем передается на гидростойку и на газовый амортизатор.,

Если Р - динамическая нагрузка, действующая на козьфек, перекрытие и ограждение, F - величина начального распора гидростоек, то при

0

условии Р F происходит мгновенное перемещение штока гидропатрона и жидкость из гидроцилиндра гидропатро- на выдавливается в гидростойки, что приводит к мгновенному их распору.

При перемещении штоков гидропатро-ч нов вниз поршни вьщавливают часть рабочей жидкости из гидроцилиндров, которая поступает в гидростойки 5, так как гидросистема является замкнутой. Вследствие этого штоки гидростоек 5 выдвигаются и секция крепи работает в режиме предохранительной

5 податливости. Ход штока гидростойки под действием вытесненной из гидро- стойки рабочей жидкости равняется величине хода штока гидропатрона. Благодаря этой податливости крепи снижаются динамические нагрузки.

При срабатырании гидропатронов и вытеснении жидкости из их поршневых полостей в поршневую полость гидростойки, происходит ее раздвижка за счет дополнительной податливости рессорных пластин и деформации горных пород, но не на всю величину опуска-. ния горных пород, а на величину 20- 30 мм, обеспечивающую допустимое

0 -смещение пород кровли. При срабатывании гидропатронов давление жидкостг л в поршневой полости гидростойки увеличивается. Однако срабатывание предохранительного клапана присходит при условии на штоке, превышающем несущую способность гидростойки,

При динамических нагрузках давле ние в поршневой полости гидростойкк

5

5

йР,

И

0

d,P.

5

0

5

увеличивается на величину

когда

.,. J,

з -г происходит смещение поршня вниз.

При этом жидкость в штоковой полости дополнительно сжимается, воздействуя на поршень амортизатора 24 и сжимая газ в его поршневой полости., а просадка штока обеспечивается за счет этого при постоянном объеме жидкости в поршневой полости стойки. После срабатывания предохранительного клапана 19 давления в поршневой полости гидростойки снижается до PJ , и поршень возвращается в верхнее положение.

Газовый амортизатор дополнительно обеспечивает снижение динамических нагрузок на гидростойку, что по- Bbmiaer ее надежность. Гидравлическая связь газового амортизатора с полостью штока позволяет повысить быстродействие гидростойки за счет безы- нерционности газа, закаченного в амортизатор Благодаря газовому амортизатору и жидкости под давлением в штоковой полости в демпфере имеется пространство для хода поршня, Причем давление в камере газового амортизатора создается таким, чтобы обеспечить перемещение поршня 12. относительно поршня 13 на величину - uh 20 -. 30 мм, т.е. допустимого смещения горных пород при динамических процессах в кровле, чем дости- гается повышение эффективности активного управления горным давлением и регулирования сучещения горных пород кровли при-динамическом режиме в системе крепь - вмещающие породы.

Предохранительный клапан 19 настраивается на рабочее давление, соответствующее несущей способности гидростойки.

При увеличении давления горных пород на гидростойку поршень 12 про- саживается со сливом жидкости через предохранительный клапан.

При динамических нагрузках поршень 13 со штоком 11 просаживается по поршню 12, При этом избыток жидг кости сжимает поршнем 25 газ в газовом амортизаторе 24 и дополнительный поршень несколько перемещается вниз, В этом случае давление газа увеличивается на ЛР и несколько возрастает давление жидкости во внутренней полости 29 штока 11 и в поршневой полости. После срабатывания

45

предохранительного клапана 19, давле- 4о нение клапана с поршневой полостью ние в поршневой полости опускается до рабочего, и поршень 12 возвращается в верхнее положение.

При проявлении большого горного давления в условиях труднообрушае- мых кровель и ударных динамических нагрузок, превьш1ающих несущую спо- - собность гидростойки 5, срабатывает предохранительньй клапан 19, дополнительный поршень 12 со штоком 11 перемещаются вверх до упора цилиндра и заходит посадка стой50

и внутренней полостью штока на.рабо тоспособность гидростойки отрицател ного влияния не оказывает.

Если при этом при перемещении поршня со штоком по дополнительному поршню зажатие секции не устраняетс то для дополнительной осадки стойки, посаженной нажестко, распреде литель гидроблока 16 управления переключается на соединение внутренней штоковой полости через канал 17 с напором, В результате этого поршень 13 со штоком 11, перемещаясь по полому поршню 12, может быть опу щен на дополнительную высоту h - (20-30) и секция крепи выводится из режима заклинивания, что обеспечивает нормальное условие пеки нежестко.

При просадке гидростойки нежестко порщень 12 перекрывает предохранительный клапан 19. При этом раздутия цилиндра и разрушения гидростойки не происходит, так как просадка штока гидростойки оказывается

g 5

0

5

0

5

возможной при срабатывании зтого же клапана от давления жидкости во внутренней полости 29 щтока 11, которая соединена с ним каналом 23, Секция крепи не заклинивается,так как за счет демпфера жидкости, закаченной под воздействием в полость штока 11, газового амортизатора 24 еще имеется дополнительное пространство для хода h поршня 13 со штоком 11,

При посадке дополнительного поршня гидростойки нажестко канал 18 им перекрывается. При возрастании горного давления поршень 13 со штоком 11 , преодолевая сопротивление жидкости в полости штока и газа в газовом амортизаторе, перемещается внутри поршня 12. Однако просадка стойки уменьшается только на 20-30 мм и останется дополнительное пространство для хода штока на величину h-(20-30) мм.

При этом раздутие и поломка штока в гидростойке исключается, так как внутренняя полость 29 штока соединена с предохранительным клапаном 19 и его срабатывание предотвращает разрушение конструкции. Кроме того, перемещается поршень газового амортизатора, обеспечиваюш 1й уменьшение динамических нагрузок.

Давление рабочей жидкости в порш- н.евой полости и внутренней полости штока одинаковое, так как они соединены между собой, и в случае отсутствия посадки гидростойки насухо предохранительный клапан 19 одновре- . менно предотвращает раздутие цилиндра гидростойки и штока. Такое соеди

нение клапана с поршневой полостью

и внутренней полостью штока на.работоспособность гидростойки отрицательного влияния не оказывает.

Если при этом при перемещении поршня со штоком по дополнительному поршню зажатие секции не устраняется, то для дополнительной осадки стойки, посаженной нажестко, распределитель гидроблока 16 управления переключается на соединение внутренней штоковой полости через канал 17 с напором, В результате этого поршень 13 со штоком 11, перемещаясь по полому поршню 12, может быть опущен на дополнительную высоту h - (20-30) и секция крепи выводится из режима заклинивания, что обеспечивает нормальное условие передвижки секции крепи. Это происходит при соблюдении неравенства

, ,)

-Ч.

где Р - давление маслостанции гидросистемы управления механизированной крепью. После высвобождения секции крепи от заклинивания и обеспечения ее нормального передвижения канал 17 соединяется со сливом и каналы 18 и 23 г с напором, и стойка раздвигается. При этом давлением жидкости в полости штока поршень 12 возвращается в нижнее положение, и между - поршнями демпфера снова образуется камера для обеспечения аварийного хода h штока при зажатии ceкцииj что позволяет значительно повысить несущую способность гидростойки и устранить зажатие секции крепи.

При нормальной работе секции крепи смещение поршня 12 в гидростойке не происходит, а при настройке предохранительного клапана 19 на несущую способность гидростойки поршень 13 со штоком 11 имеет дополнительный запас хода при посадке стойки не- -

жестко

и секция крепи предохраняется от заклинивания.

За счет выбора рационального соотношения эффективиьЕ площадей гидропатронов, демпфера в виде двойного поршня: внешнего и внутреннего, газового амортизатора устанавливается требуемое быстродействие замкнутой гидромеханической системы и достигается требуемый закон активного управления горным давлением.

Таким образом, оснащение секции крепи гидростойками с двойным демпфером и газовым поршневым амортизатором позволяет повысить эксплуатационную надежность работы секции за счет устранения зажатия крепей и обеспечения их нормального функционирования.

Так как зоны действия гидропатронов перекрываются, то ограничение ударных нагрузок при проявлении

горного давления активно происходит по всему контуру взаимодействия крепи с вмещающими породами, осуществляется активное управление горным давлением и улучшается взаимодействие

секции крепи с кровлей,

Фор м у ла изобретения

Секция механизированной крепи по авт,св, № 1221378 о т л и ч а ю- щ а я с я тем,, что, с целью повь(- шения надежности работы секции при активном управлении горным давлением в условиях труднообрушаемых кро- вель за счет снижения динамических нагрузок по всему контуру взаимодействия крепи с вмещающими породами, каждая гидростойка снабжена демпфером в виде дополнительного поршня, вьшолненного с внутренней полостью, и газового поршневого амортизатора, гидроблоком управления, вьтолнен- ным с обратным клапаном и гидрозамком, при этом дополнительный поршень

35

расположен с возможностью перемеш.ени

в цилиндре гидростойки, а амортиза- тор закреплен на штоке, выполненном с полостью сообщенной с полостью амортизатора и с полостью дополни- Q тельного поршня, в которой размещен с возможностью перемещения поршень гидростойки, соединённой полостями вместе с полостью штока с гидроблоком управления,

-7

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых и повышает надежность в работе секции при активном управлении горным давлением в условиях труднообрушиваемых кровель за счет снижения динамических нагрузок по ; всему контуру взаимодействия с вмещающими породами. Для этого каждая гидростойка содержит цилиндр 10, полый шток 11, поршень (П) 13 и демпфер в виде дополнительного П 12. Последний уплотнен манжетами 14 и пере(Л 00 со СП о 00 1Ч .г